Il passaggio tecnologico dai sistemi a vapori di mercurio alla tecnologia UV LED ha trasformato radicalmente la stampa flessografica a banda stretta. Tuttavia, l’efficienza di questa transizione non dipende solo dall’installazione di una lampada. La vera sfida per un ingegnere di processo risiede nella capacità di adattare la polimerizzazione a una gamma eterogenea di substrati: dalle carte patinate ai film plastici sensibili al calore, fino ai materiali metallizzati.
La fisica della polimerizzazione UV LED nel processo flessografico
A differenza delle lampade tradizionali che emettono uno spettro ampio, i sistemi UV LED operano su lunghezze d’onda quasi monocromatiche, solitamente centrate sui 385nm o 395nm. Questa specificità richiede una ricalibrazione dell’intero ecosistema di stampa.
Nella stampa di etichette, l’intensità del picco (irradiamento) e la dose totale (energia) devono essere bilanciate in base alla velocità della macchina flessografica. Un substrato assorbente come la carta richiede una penetrazione profonda dell’inchiostro, mentre un film plastico non poroso necessita di un ancoraggio superficiale impeccabile.
I sistemi LED offrono un vantaggio competitivo enorme: la stabilità dell’output. Mentre le lampade a mercurio degradano perdendo efficacia nel tempo, i LED mantengono una costanza di emissione che garantisce risultati ripetibili su diversi lotti di materiale.
Gestione dei substrati cartacei: Assorbimento e Riflessione
Le carte, siano esse patinate o naturali, rappresentano una parte consistente della produzione nella stampa flessografica a banda stretta. L’interazione tra l’inchiostro UV LED e la fibra della carta è influenzata dalla porosità.
- Carte Patinate: La superficie liscia favorisce una polimerizzazione rapida. Il sistema UV LED deve essere regolato per evitare un eccesso di energia che potrebbe infragilire il supporto o causare il “curling” dell’etichetta.
- Carte Termiche: Qui il LED eccelle. Poiché i LED non emettono radiazioni infrarosse (IR), il calore trasferito al substrato è minimo. Questo previene l’attivazione accidentale del rivestimento chimico della carta termica, un problema comune con le lampade UV tradizionali.
In questo contesto, la potenza del sistema LED può essere modulata in base alla velocità di stampa, riducendo gli sprechi energetici senza compromettere la solidità del colore.
Film plastici e materiali sintetici: La sfida dell’adesione
La stampa su PE, PP, BOPP e PET è il cuore del packaging flessibile e delle etichette autoadesive premium. Questi substrati non sono assorbenti, rendendo l’adesione dell’inchiostro un parametro critico.
Trattamento Corona e Tensione Superficiale
Prima di passare sotto l’unità UV LED, il film deve possedere una tensione superficiale adeguata, solitamente superiore a 38-40 dine/cm. L’integrazione tra il sistema di trattamento corona e la lampada LED è fondamentale. Poiché il LED polimerizza istantaneamente, se l’inchiostro non ha bagnato correttamente il supporto, si verificheranno fenomeni di distacco.
Gestione del calore e stabilità dimensionale
Molti film plastici sono sensibili alle deformazioni termiche. L’assenza di calore radiante nei sistemi UV LED permette di stampare su film ultra-sottili senza l’ausilio di rulli refrigerati (chill rollers) complessi, tipici dei sistemi a mercurio. Questo semplifica la configurazione della macchina flessografica e riduce i costi operativi.
L’impatto dei fotoiniziatori sulla polimerizzazione
Per adattare il sistema UV LED a diversi substrati, è necessario che la chimica degli inchiostri sia perfettamente sincronizzata. Gli inchiostri flessografici UV LED sono formulati con fotoiniziatori specifici che reagiscono alla lunghezza d’onda dei 395nm.
Un problema tecnico spesso sottovalutato è l’inibizione da ossigeno, particolarmente evidente nelle stampe a banda stretta su film plastici. Poiché i LED penetrano molto bene negli strati spessi (come i bianchi coprenti), la superficie potrebbe rimanere leggermente appiccicosa (tack). Per risolvere questo problema sui substrati difficili, i produttori di macchine ottimizzano la geometria di focalizzazione della lente LED per massimizzare l’intensità superficiale.
Applicazioni su materiali metallizzati e foil
I substrati metallizzati presentano una sfida ottica: la riflessione. Nella flessografia UV tradizionale, la luce riflessa può causare una polimerizzazione prematura dell’inchiostro sulla lastra (cliché), provocando l’otturazione dei retini.
I sistemi UV LED, avendo un’emissione direzionale e controllata, riducono drasticamente questo rischio. L’energia viene convogliata esattamente dove serve. Tuttavia, è necessario monitorare la densità dell’inchiostro. Sui materiali riflettenti, la luce UV attraversa lo strato di inchiostro, rimbalza sul metallo e torna indietro, raddoppiando l’esposizione effettiva. In questi casi, è possibile ridurre la potenza del LED, prolungando ulteriormente la vita utile dei diodi.
Ottimizzazione per la stampa a banda stretta e offset
Sebbene il focus sia sulla flessografia, molti sistemi a banda stretta utilizzano unità ibride flesso-offset. La tecnologia UV LED si adatta bene a entrambi i processi. Nella stampa offset UV LED, lo strato di inchiostro è molto sottile, richiedendo una calibrazione precisa per evitare la sovrapolimerizzazione, che potrebbe rendere il film d’inchiostro troppo rigido e incline a screpolarsi durante la fustellatura delle etichette.
Integrazione tecnica: Raffreddamento e Manutenzione
L’adattamento ai substrati passa anche attraverso la stabilità termica del sistema stesso. Esistono due tipi di raffreddamento per le lampade UV LED:
- Raffreddamento ad aria: Ideale per etichette standard e macchine con velocità medie. È più semplice da installare ma risente della temperatura ambiente.
- Raffreddamento ad acqua: Necessario per macchine flessografiche ad alte prestazioni e per la stampa di packaging dove la stabilità del substrato è critica. Il controllo preciso della temperatura del LED garantisce che la lunghezza d’onda non “derivi”, mantenendo costante la qualità della polimerizzazione su supporti sensibili.
Vantaggi operativi nella configurazione della macchina
L’ingegnere di processo deve considerare che l’adozione del LED permette un “ready-to-print” immediato. Non è necessario il tempo di riscaldamento delle lampade a mercurio. Quando si cambia substrato – ad esempio passando da una carta lucida a un PE trasparente – l’operatore può regolare istantaneamente i parametri di potenza tramite il pannello di controllo della macchina.
Questa flessibilità riduce drasticamente lo scarto di materiale (makeready), un fattore determinante per la redditività nelle tirature medio-brevi tipiche della stampa di etichette moderna.
Sicurezza e Sostenibilità nel converting
Un aspetto cruciale nell’adattare i sistemi UV LED riguarda l’ambiente di lavoro. L’assenza di produzione di ozono elimina la necessità di complessi sistemi di aspirazione e condotti di scarico. Questo non solo rende l’officina più salubre, ma evita che fluttuazioni nella pressione dell’aria influenzino il passaggio del nastro (web tension) sui substrati più leggeri e instabili.
Inoltre, per il settore del packaging alimentare, l’evoluzione degli inchiostri UV LED a bassa migrazione ha aperto nuove porte. Questi inchiostri, combinati con la precisione del LED, garantiscono che i residui di fotoiniziatori siano ridotti al minimo, rispettando le normative stringenti sulla migrazione dei contaminanti nei materiali a contatto con gli alimenti.
Considerazioni finali sulla configurazione dei sistemi
L’adattamento dei sistemi UV LED ai diversi substrati nella stampa flessografica non è un processo statico. Richiede una sinergia tra il fornitore di inchiostri, il produttore del substrato e l’ingegnere della macchina da stampa.
Monitorare costantemente il grado di polimerizzazione attraverso test di laboratorio, come il test del solvente (MEK test) o il test dello strappo (tape test), permette di affinare le curve di potenza del LED per ogni specifico materiale. La capacità di gestire questa complessità tecnica si traduce in una qualità di stampa superiore, una riduzione dei costi energetici e una versatilità produttiva senza precedenti nel settore del converting e dell’etichettatura.
